日本國立研究開發法人宇宙航空研究開發機構（JAXA）在秋田縣能代市實施了可重複使用火箭試驗機「RV-X」的起降試驗。試驗機按照計畫完成飛行，順利獲取了相關數據。已有美國企業實現了火箭箭體的部分重複使用，通過降低成本等方式在航天發射市場建立了優勢。RV-X的研發著眼於把相關技術應用於目前正在運行的大型火箭「H3」的後繼型號。能否在確立技術的基礎上，判斷其商業可行性等，將成為實現該構想的關鍵。另一方面，JAXA於7月23日對正在研發的小型火箭「艾普西龍S」再次實施了二級箭體燃燒試驗。
按照箭頭所示順序，火箭試驗機「RV-X」完成上升、水平移動和著陸。（7月11日，秋田縣能代市能代火箭試驗場。Science Portal編輯部根據JAXA提供圖片製作）
「獲得了能夠有效用於下一階段的數據」
此次試驗的目的是獲得發動機重複使用技術以及飛行數據，7月11日上午在JAXA能代火箭試驗場實施。箭體全長7.3米、直徑1.8米、包括燃料在內重3.1噸。箭體整體呈頂部尖錐狀的圓柱體結構，並配有4條腿支架。試驗基本按照計畫進行，在40秒內先垂直上升11米，隨後水平移動16米，再下降著陸。
試驗結束後，研發負責人伊藤隆在接受記者採訪時表示：「就目前觀察到的情況來看，飛行正常。獲得了能夠有效用於下一階段的數據，對此總算鬆了一口氣。」試驗原計畫於3月7日進行，但由於天氣惡劣、以及向箭體供給燃料的連接機構出現問題，曾多次延期。
RV-X箭體概要。RCS為姿態控制發動機，航電系統為電子設備，GHe儲氣裝置為氦氣儲罐。數字單位為毫米。（圖片提供：JAXA）
JAXA曾設想，在對箭體重新檢修後，於日後實施第二次試驗，但7月21日宣佈，「根據試驗後的檢查和數據評估結果，已經確認取得了預期成果」，因此決定「（以11日的一次試驗）便結束RV-X飛行試驗系列」。JAXA表示，獲得的數據將用於今年度內與德國、法國共同開展飛行試驗的「卡利斯托」（CALLISTO）可重複使用火箭驗證項目，以及今後的研究開發。
可重複使用火箭是指從地面發射後，一級箭體等通過反向推力在指定地點著陸並回收，經檢修後再次用於發射。與傳統的一次性火箭相比，能夠降低成本並有助於環境保護。
JAXA自1990年代末至2000年代，由宇宙科學研究所曾作為「完全可重複使用的太空運輸系統基礎試驗」實施了前身試驗「RVT」。其後繼項目RV-X擴大了箭體尺寸，並改變了發動機的燃燒方式等。據伊藤介紹，「將其視為下一代主力火箭（H3的後繼型號）開發的第一步」。該項目於2016年開始準備，在反覆進行地面燃燒試驗等工作後，最終實現了此次起降試驗。
太空梭退役後，美國民間火箭引領行業主流
回顧歷史，世界上首個可重複使用火箭是美國的太空梭。太空梭是可重複使用的有人軌道飛行器和固體火箭助推器，1972年開始研發時曾被認為能夠大幅降低成本。1981年實現首次飛行，但實際上重新檢修所需的費用十分龐大。此外，兩起人員死亡事故後加強安全措施，又進一步推高了成本。最終在完成135次飛行後，於2011年退役。
「獵鷹9」號（圖片提供：NASA、Kegan Barber）
2017年，美國SpaceX公司實現了大型火箭「獵鷹9」號一級箭體的重複使用。此後，該公司還實現了覆蓋衛星的「整流罩」的重複使用等，進一步鞏固了市場優勢。根據美國國家航空與太空總署（NASA）相關人士2018年公開的資料，將1公斤重量的載荷送入地球近地軌道，太空梭的發射成本為5.45萬美元，而「獵鷹9」號僅為2720美元。
此外，美國藍色起源公司的「新格倫」號於今年4月成功實現一級箭體的重複使用（但利用該一級箭體的上段未能將衛星送入軌道）；7月10日，中國也在海上回收了「長征十號乙」一級箭體。日本方面，本田公司旗下的本田技術研究所（埼玉縣）在2025年6月成功實現了試驗機的起降。以「獵鷹9」號為契機，火箭重複使用的嘗試正在成為一股潮流。
燃料方面，「獵鷹9」號使用煤油，作為其後繼型號正在研發的超大型可複用火箭「星艦」等則使用甲烷。與此相比，RV-X採用了與H3以及上一代型號「H2A」等相同的液態氫和液氧。氫燃料燃燒效率高，有利於減輕箭體重量，但由於沸點低且容易爆炸，因此使用難度較高。伊藤在2月的記者會上表示：「我們將在確保高性能和安全性的同時，力爭掌握相關技術」。RV-X的發動機也與H3一樣，採用了沒有副燃燒室、易於控制的「膨脹引流」（expander bleed）燃燒方式。
實現重複使用仍面臨發射頻率方面的挑戰
RV-X和卡利斯托項目有時被看作是在追趕SpaceX，但日本其實早在RVT項目時期，就已經播下了箭體重複使用的種子。然而，時隔整整23年，日本才進行了飛行試驗。雖然相關研究和討論一直在持續，但日本政府並未形成一項持續推進火箭重複使用技術的政策方針。在此期間，SpaceX建立了主導地位，隨著該技術走向實用化，全球形勢也發生了巨大變化。這樣的發展歷程不免令人感到惋惜。
日本政府現行的《宇宙基本計畫》（2023年修訂）明確提出「在2030年代投入運行下一代主力火箭，實現部分箭體重複使用，提高發射頻率和運輸能力並降低價格」，「推進大型化、重複使用、低成本化等必需的下一代技術的研發」等。
RVT起降試驗（2003年10月，秋田縣能代市。JAXA提供）
不過，重複使用並不是一個只要不斷打磨技術就能實現的簡單問題。除了基礎設施和運行體制的建設之外，最重要的還有通過高頻率發射來收回投資這一商業方面的障礙。SpaceX去年完成了多達165次發射，而日本的大型火箭即使在發射次數最多的年份，也僅為6次（2017年）。SpaceX一次可以發射數十顆用於自身通信服務的小型衛星，累計發射數量更超過1萬顆，因此擁有龐大的內部發射需求。
2月的記者會上，在被問及對此的看法時，伊藤表示：「不增加發射次數，就無法實現盈利（收回成本），但遺憾的是，我們尚未達到那樣的水平。首先，我們要從研究下一次飛行前的檢修工時和檢查項目等方面入手。如果能夠減少這些內容，就有望實現低成本化。作為第一步，我希望通過RV-X建立這些基礎數據。」
對日本而言，重要的是穩步提升相關技術，以便在未來商業環境條件成熟時實現重複使用。
向「艾普西龍」重啟邁出的「最大一步」
「艾普西龍S」二級箭體的燃燒試驗於7月23日上午在位於鹿兒島縣的JAXA種子島宇宙中心實施。2023年7月和2024年11月，二級燃燒試驗均發生爆炸，為查明原因等，研發工作進展艱難。2026年2月，JAXA改變計畫，將二級箭體的規格暫時恢復為接近已經結束運行的上代型號「艾普西龍」的規格。此次試驗就是根據這一計畫實施的。試驗按照計畫持續燃燒了2分多鐘，並嘗試獲取開發所需的數據。
艾普西龍S二級箭體燃燒試驗（7月23日，位於鹿兒島縣南種子町的種子島宇宙中心/圖片提供：JAXA）
由於規格調整，二級箭體恢復採用「艾普西龍」2號機至6號機（2016年至2022年）使用的型號，並將整個箭體稱之為「艾普西龍S火箭Block 1（第一階段）」。不過，用於將燃料顆粒混合並固化的黏結劑，以及隔熱材料的部分原材料目前難以採購，因此將改用替代品。Block 1的發射能力將低於原計畫的「艾普西龍S」。作為首枚Block 1火箭的「艾普西龍7號機」計畫於2026年度內發射。
上代型號艾普西龍6號機（2022年10月，位於鹿兒島縣肝付町的內之浦宇宙空間觀測所/圖片提供：JAXA）
項目負責人井元隆行在7月14日試驗前的記者會上表示：「艾普西龍6號機發射失敗，自2021年的5號機以來，約5年都沒有成功過。我們正在為其重啟全力以赴。（此次）燃燒試驗是其中最大的一步，如果能夠跨越這一關，距離發射就相當近了。」
2023年7月的爆炸發生在能代火箭試驗場，2024年11月的爆炸發生在種子島宇宙中心。本次試驗是在修復因爆炸受損的種子島設施後實施的。關於2024年11月的爆炸，JAXA在7月14日的記者會上說明了尋找原因的進展。JAXA認為，二級箭體燃燒過程中，內部的部分橡膠制隔熱材料可能因某種原因發生破裂，導致燃料燃燒面積擴大等，進而引發爆炸的可能性較高，目前調查仍在繼續中。
日文：原文：草下健夫／JST Science Portal 編輯部
中文：JST客觀日本編輯部
